一种多动子直线电机的异步控制系统和方法技术方案

本申请涉及一种多动子直线电机的异步控制系统和方法

【技术实现步骤摘要】
一种多动子直线电机的异步控制系统和方法


[0001]本申请涉及直线电机控制
，特别是涉及一种多动子直线电机的异步控制系统和方法
。

技术介绍

[0002]对于长距离动磁式永磁直线电机，如果全距离采用一个控制器控制，电机运行时，动子从一端运行到另一端，运行期间内，定子绕组都需要通电，而起作用的只是动子与定子耦合的部分，大部分通电只产生发热损耗，对动子运行不产生影响，系统运行效率极低
。
且多个动子只能实行同步控制，不能进行异步控制，对于有产线上工作时间不同的工位，产线的节拍时间必须满足最大工位工作时间，同时产线上工位间的间距也必须设置成最小工位间距的倍数，才能保证动子通过一个节拍或多个节拍到达正确的工位，这样将造成产线的产能及运输效率下降
。
如果采用多段定子拼接，每段定子由一个驱动器进行控制，虽然能实现每段独立控制，但段内的动子不能实现异步控制，对于多动子，如需要异步控制，必须将动子分配到不同的段，而且在动子的异步运行中需要实现跨段，跨段过程需要过渡段，因此，实现异步控制需要动子之间的距离跨越一个段间距，产线上可运行的动子数量将受限，导致产能降低
。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够实现多动子异步控制，降低损耗，提高产线产能及运输效率的一种多动子直线电机异步控制系统及方法
。
[0004]一种多动子直线电机的异步控制系统，多动子直线电机包括定子和若干个动子，定子与动子相对布置并保持固定间隙，动子保持间距相对于定子进行运动；
[0005]定子由若干个定子模块沿着同一直线方向拼接布置而成，定子模块包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯包括若干个定子铁芯齿和导磁磁轭，定子绕组绕制在定子铁芯齿上，且定子绕组头尾线引出，一个定子铁芯齿和一个定子绕组组成一个供电单元，若干个供电单元安装在导磁磁轭上；
[0006]动子包括背铁和永磁磁钢，永磁磁钢按照
NS
极交替布置粘贴在背铁上；
[0007]异步控制系统包括：若干个位置检测单元
、
若干个直线电机驱动器和一个直线电机运动控制器；其中，位置检测单元与直线电机驱动器的数量一致，且一个直线电机驱动器与多动子直线电机中的一个定子模块对应配置；位置检测单元与直线电机驱动器相连，且所有直线电机驱动器通过通信总线与直线电机运动控制器进行连接；
[0008]位置检测单元用于对多动子直线电机上的若干个动子进行位置检测，并将各个动子的实时位置发送至直线电机驱动器，通过通信总线将实时位置信息传递给直线电机运动控制器；
[0009]直线电机运动控制器用于获取各个动子的实时位置并计算动子的运动速度，根据动子的运动速度和实时位置计算，获取各个动子当前耦合的定子绕组的位置和数量，并控
制直线电机驱动器向各个动子当前耦合的定子绕组对应的供电单元输出驱动电压，并控制驱动电压的大小
、
频率和相位；
[0010]直线电机驱动器用于通过其中的多相
H
桥电路与各个动子当前耦合的定子绕组对应的供电单元进行连接并输出驱动电压，通过驱动电压对各个动子的推力和速度进行异步控制
。
[0011]在其中一个实施例中，所述异步控制系统还包括：动子之间的最小间距为2倍定子齿槽宽
。
[0012]在其中一个实施例中，所述异步控制系统还包括：永磁磁钢按照
NS
极交替布置并采用直极方式或斜极方式粘贴在背铁上
。
[0013]在其中一个实施例中，所述异步控制系统还包括：动子上安装有固定尺寸的金属块
。
[0014]在其中一个实施例中，所述异步控制系统还包括：位置检测单元包括安装在
PCB
板上的发射线圈
、
第一接收接收线圈和第二接收线圈，
PCB
板安装在定子上，发射线圈用于通过
LC
谐振回路发射电磁波，第一接收接收线圈和第二接收线圈用于接收电磁波，并输出不同幅值和相位的感应电压
。
[0015]在其中一个实施例中，所述异步控制系统还包括：位置检测单元还用于当动子相对于定子进行连续运动时，通过安装在动子上的金属块对发射线圈发射的电磁波进行屏蔽，改变第一接收接收线圈和第二接收线圈接收电磁波的量级，获取第一接收接收线圈和第二接收线圈输出的不同幅值和相位的感应电压，根据感应电压计算，确定金属块的实时位置，即确定动子的实时位置
。
[0016]在其中一个实施例中，所述异步控制系统还包括：第一接收接收线圈和第二接收线圈呈正弦形状，并且彼此偏移
90
°
。
[0017]在其中一个实施例中，所述异步控制系统还包括：直线电机驱动器中多相
H
桥电路的数量与定子模块中供电单元的数量一致
。
[0018]在其中一个实施例中，所述异步控制系统还包括：直线电机运动控制器还用于当动子连续运动时，根据动子的运动方向，控制直线电机驱动器对即将脱离耦合的一个定子绕组对应的供电单元进行断电，并控制直线电机驱动器对即将耦合的一个定子绕组对应的供电单元进行预先通电
。
[0019]一种多动子直线电机的异步控制方法，多动子直线电机包括定子和若干个动子，定子与动子相对布置并保持固定间隙，动子保持间距相对于定子进行运动；
[0020]定子由若干个定子模块沿着同一直线方向拼接布置而成，定子模块包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯包括若干个定子铁芯齿和导磁磁轭
·
，定子绕组绕制在定子铁芯齿上，且定子绕组头尾线引出，一个定子铁芯齿和一个定子绕组组成一个供电单元，若干个供电单元安装在导磁磁轭上；
[0021]动子包括背铁和永磁磁钢，永磁磁钢按照
NS
极交替布置粘贴在背铁上；
[0022]异步控制方法包括以下步骤：
[0023]根据多动子直线电机中定子模块的数量对应配置相同数量的直线电机驱动器和位置检测单元，位置检测单元与直线电机驱动器相连，且所有直线电机驱动器通过通信总线与一个直线电机运动控制器进行连接；
[0024]通过位置检测单元对多动子直线电机上的若干个动子进行位置检测，并将各个动子的实时位置发送至直线电机驱动器，通过通信总线将实时位置信息传递给直线电机运动控制器；
[0025]通过直线电机运动控制器获取各个动子的实时位置并计算动子的运动速度，根据动子的运动速度和实时位置计算，获取各个动子当前耦合的定子绕组的位置和数量，并控制直线电机驱动器向各个动子当前耦合的定子绕组对应的供电单元输出驱动电压，并控制驱动电压的大小
、
频率和相位；
[0026]根据直线电机驱动器其中的多相
H
桥电路与各个动子当前耦合的定子绕组对应的供电单元进行连接并输出驱动电压，通过驱动电压对各个动子的推力和速度进行异步控制
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多动子直线电机的异步控制系统，其特征在于，所述多动子直线电机包括定子和若干个动子，所述定子与动子相对布置并保持固定间隙，所述动子保持间距相对于所述定子进行运动；所述定子由若干个定子模块沿着同一直线方向拼接布置而成，所述定子模块包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯包括若干个定子铁芯齿和导磁磁轭，所述定子绕组绕制在所述定子铁芯齿上，且所述定子绕组头尾线引出，一个定子铁芯齿和一个定子绕组组成一个供电单元，若干个供电单元安装在所述导磁磁轭上；所述动子包括背铁和永磁磁钢，所述永磁磁钢按照
NS
极交替布置粘贴在所述背铁上；所述异步控制系统包括：若干个位置检测单元
、
若干个直线电机驱动器和一个直线电机运动控制器；其中，所述位置检测单元与所述直线电机驱动器的数量一致，且一个直线电机驱动器与所述多动子直线电机中的一个定子模块对应配置；所述位置检测单元与所述直线电机驱动器相连，且所有直线电机驱动器通过通信总线与所述直线电机运动控制器进行连接；所述位置检测单元用于对所述多动子直线电机上的若干个动子进行位置检测，并将各个动子的实时位置发送至所述直线电机驱动器，通过通信总线将实时位置信息传递给直线电机运动控制器；所述直线电机运动控制器用于获取各个动子的实时位置并计算动子的运动速度，根据动子的运动速度和实时位置计算，获取各个动子当前耦合的定子绕组的位置和数量，并控制所述直线电机驱动器向各个动子当前耦合的定子绕组对应的供电单元输出驱动电压，并控制所述驱动电压的大小
、
频率和相位；所述直线电机驱动器用于通过其中的多相
H
桥电路与各个动子当前耦合的定子绕组对应的供电单元进行连接并输出驱动电压，通过所述驱动电压对各个动子的推力和速度进行异步控制
。2.
根据权利要求1所述的异步控制系统，其特征在于，所述动子之间的最小间距为2倍定子齿槽宽
。3.
根据权利要求1所述的异步控制系统，其特征在于，所述永磁磁钢按照
NS
极交替布置并采用直极方式或斜极方式粘贴在所述背铁上
。4.
根据权利要求1所述的异步控制系统，其特征在于，所述动子上安装有固定尺寸的金属块
。5.
根据权利要求1所述的异步控制系统，其特征在于，所述位置检测单元包括安装在
PCB
板上的发射线圈
、
第一接收接收线圈和第二接收线圈，所述
PCB
板安装在定子上，所述发射线圈用于通过
LC
谐振回路发射电磁波，所述第一接收接收线圈和第二接收线圈用于接收电磁波，并输出不同幅值和相位的感应电压
。6.
根据权利要求5所述的异步控制系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：年佳，陈贵荣，
申请(专利权)人：湖南凌翔磁浮科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：